CN102579065A - 用于配置抗散射格栅的过程和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于配置抗散射格栅的过程和装置。本发明描述了用于在乳腺X射线照相装置中配置抗散射格栅的过程和装置，该乳腺X射线照相装置包括：-射线源，-射线探测器，包括以间距周期性布置的传感器网络，-抗散射格栅，布置在源和探测器之间，且包括射线吸收层板，其彼此平行地布置并以格栅的间距p_g间隔，该源能够朝向探测器发射射线以获得患者的乳腺X射线照相图像，所述过程的特征在于，在发射射线期间，执行抗散射格栅和探测器之间的相对位移，格栅的层板定向为与患者可倚靠其而定位的格栅侧面平行，并且格栅的间距与探测器的间距相适应。

Description

用于配置抗散射格栅的过程和装置

技术领域

本发明的目的通常属于医学成像领域，并且更特别地属于X射线照相(radiography)领域。

本发明的目的涉及配置抗散射格栅领域，该格栅用于通过过滤由所研究的器官散射的光子，并仅保留由源发射的光子来改善X射线照相的帧。

本发明可被用于乳腺X射线照相范围内，并且更特别地用于乳腺层析X射线照相组合(tomosynthesis)的范围内，其中采用一系列不同角度的帧来生成所研究的对象的3D图像。

背景技术

抗散射格栅广泛应用于X射线照相装置，以消除由于在所述装置中所研究的器官内发生的一些光子的寄生散射而带来的影响。

这些格栅过滤由所研究的器官散射的光子，并主要仅保留实际上源自X射线照相装置的射线源的光子，从而改善获取的图像上的对比度。

参见图1，其示出了抗散射格栅2的常规使用。该格栅2置于待研究且由射线源1进行照射的患者P的器官及射线探测器3之间，该射线探测器3包括以周期p_d(后面称为探测器的间距)周期性分布的传感器31的网络(图3中示出)。

由格栅构成的组件和探测器根据垂直于患者躯干平面PT的平面而定位。通过图1中示出的非限制性实例，患者P可以站立并且格栅和探测器随之位于水平面上，与患者接触的格栅和探测器的壁与平面PT相切。

格栅2通常由交替的射线不透性和射线透过性层板21组成，层板21平行且周期性地分布，两个射线不透性层板之间具有间距p_g，以使散射的光子被射线不透性层板吸收并且直接来自源1的光子被传送至X射线照相装置的探测器3。

但是使用这种格栅的缺陷是格栅的图像出现在探测器上。此外，交替层板会导致探测器上的干扰图或波纹效应(moiréeffect)并使获取的帧的质量和清晰度下降。

为了删除格栅的图像，使用乳腺X射线照相中已知并示意性地示于图1和2a中的解决方案，该方案包括通过与层板21延伸的方向(即平行于患者可倚靠其而定位的格栅的侧面的方向)垂直的振动运动来驱动格栅2。

关于乳腺层析X射线照相组合，采集对象的3D图像意味着根据源和探测器之间的不同的相对角度位置来采集对象的一系列图像。为使此能发生，射线源1绕垂直于患者P的躯干平面的轴Y-Y(如图2b所示)转动，因为源根据平行于患者P的躯干PT的平面的轴的转动会产生照射后者的风险。

该配置有必要使格栅在其平面内转动90°，以使源1的轨迹保持在格栅2的焦线附近。

由于与体积相关的原因，如图3中所示，执行格栅2垂直于层板的方向的位移随之变得困难起来。

实际上，参考图3，探测器3和抗散射格栅2位于在整个检查中同样支撑患者的乳房的盖4的下面。法规规定患者的肋格栅和探测器3的最接近传感器31之间的距离小于5mm。

该间隔还必须包括盖4以及不由层板构成的格栅2的边缘的厚度。给定这些要素，为格栅2移动所剩余的空间小于2mm。

由于擦除格栅图像所需的运动约为10mm，其不可能根据垂直于患者的躯干PT的平面的轴而发生。

因此，需要一种新的技术以用具有平行于胸部的层板的格栅制作图像，同时避免探测器上的格栅图像和波纹效应。

在为了消除探测器上的来自格栅的图像的现有技术的乳腺层析X射线照相组合中采用的解决方案提出，使格栅的间距p_g与探测器的间距p_d相适应，以使格栅的间距p_g例如等于探测器的间距p_d的倍数。

文献FR2939019中提出的另一种解决方案包括使格栅的间距与探测器的奈奎斯特(Nyquist)频率相适应，随之对探测器上的格栅图像进行数字滤波。

但是，这些解决方案中没有一个给出了完全令人满意的结果。特别是，即使格栅在帧上不再可见，仍然存在与格栅的层板和探测器的传感器网络之间的干扰相关的波纹效应。

发明内容

因此，本发明的目的之一是提供一种用于配置抗散射格栅的过程和装置，可应用于乳腺X射线照相和乳腺层析X射线照相组合，其消除了残留波纹效应和探测器上的格栅图像。

在这个方面，本发明提出了一种用于在乳腺X射线照相装置中配置抗散射格栅的过程，该乳腺X射线照相装置包括：

-射线源，

-射线探测器，包括以间距p_d周期性布置的传感器网络，以及

-抗散射格栅，布置在源和探测器之间，且包括射线吸收层板，其彼此平行地布置并以格栅的间距p_g周期性地分布，

源能够朝向探测器发射射线以创建患者的乳腺X射线照相图像，

所述过程的特征在于，在发射射线期间，通过根据具有与格栅的层板垂直的至少一个分量的运动而使格栅相对于探测器的位移或探测器相对于格栅的位移来实现抗散射格栅和探测器之间的相对位移，所述层板定向为与患者可倚靠其而定位的格栅侧面平行，并且格栅的间距p_g与探测器的间距p_d相适应。

由本发明提出的该过程还可以包括以下特性中的至少一个：

-相对位移具有为格栅的间距p_g的根据与格栅层板的方向垂直的所述分量的最小幅度。

-相对位移是在与格栅层板的方向垂直的方向上的平移。

-相对位移是格栅或探测器在其平面内的角位移。

-相对位移通过以不同的速度在至少两个点移动格栅或探测器来执行。

-相对运动以恒定速度进行。

-相对运动是振荡的。

-相对运动是周期性振荡的。

-在整个过程中，源在发射时间T内发射射线，并且格栅或探测器的位移幅度等于格栅的间距p_g的k倍，k是整数或半整数(semi-integer)。

-k处于1和20之间且包括1和20端值的范围中。

-在整个过程中，源相对于探测器运动，以创建三维乳腺X射线照相图像。

本发明还提出一种乳腺X射线照相装置，包括：

-射线源，

-射线探测器，包括以间距p_d周期性布置的传感器网络，以及

-抗散射格栅，布置在源和探测器之间，包括射线吸收层板，其彼此平行地布置并以格栅的间距p_g周期性地分布，

源能够朝向探测器发射射线以获得患者的乳腺X射线照相图像，所述乳腺X射线照相装置的特征在于，它包括一个或多个致动器，其能够在发射射线期间通过根据具有与格栅层板的方向垂直的至少一个分量的运动的格栅相对于探测器的位移或者探测器相对于格栅的位移，引起抗散射格栅和探测器之间的相对位移，所述层板定向为与患者可倚靠其而定位的格栅侧面平行，并且格栅的间距p_g与探测器的间距p_d相适应。

由本发明提出的乳腺X射线照相装置还可以包括以下特性中的至少一个：

-致动器或多个致动器能够以恒定速度使格栅或探测器运动。

-每个致动器是压电电机。

-乳腺X射线照相装置包括单个致动器，所述致动器为连接至减速器(reducer)和凸轮的电机。

-乳腺X射线照相装置包括两个致动器，所述致动器为以不同速度操作的电机。

-致动器或多个致动器布置在格栅的一个侧面，该侧面位于患者可倚靠其而定位的格栅侧面的相对侧。

-格栅的间距p_g是探测器的间距p_d的倍数。

-格栅的间距p_g是探测器的奈奎斯特频率的倍数。

-乳腺X射线照相装置还包括控制和处理单元，其能够控制源和探测器或多个探测器，并能够保证图像采集及其处理。

附图说明

本发明的其它特征、目的和优势将通过参考以非限制性实例的方式给出的附图而从以下的详细描述中呈现，并且在附图中：

图1示出了根据现有技术来配置抗散射格栅的过程。

图2a示出了利用抗散射格栅的传统乳腺X射线照相装置，

图2b示出了配置有抗散射格栅的层析X射线照相组合装置。

图3示出了射线探测器上的抗散射格栅的配置。

图4示意性地示出了根据本发明的一个实施例的乳腺X射线照相装置的执行。

图5a示出了用于配置由本发明提出的相对运动的实例。

图5b以平面图示出了用于配置由本发明提出的相对运动的另一实例。

图6示意性地示出了根据本发明的一个实施例的乳腺X射线照相装置的一个可能的实施例。

具体实施方式

参见图4，其示出的乳腺X射线照相装置包括射线源1，例如为X射线类型，发射设计成照射患者P的乳房的射线10，患者P的图像在间歇时间T内得到收集。传送的射线随之到达由传感器31的网络构成的探测器3，这些传感器31以大约为100至200μm的探测器的间距p_d周期性地分布。

抗散射格栅2被插入源1和探测器3之间，更精确地位于患者P的乳房和探测器3之间，从而阻止由患者P的乳房散射的未直接来自于源1的射线。

抗散射格栅2紧挨探测器3上方设置，其整体通过盖4支撑。该盖也构成待检患者的乳房的支撑。

格栅2包括交替的例如由金属构成的射线不透性层板21，以及可为格栅的空腔的射线透过性层板21，这些层板21是平行的且以两个射线不透性层板之间具有间距p_g的方式周期性地分布，

间距p_g例如与探测器的间距相适应，即，它可以是探测器3的间距p_d的倍数，例如等于探测器3的间距p_d，或者甚至是探测器3的奈奎斯特频率的倍数。

例如，选定格栅的间距p_g等于100μm。格栅2具有大约1mm的厚度，并且格栅2的侧面的长度大约为24x 30cm。

格栅层板21根据平行于患者P可倚靠其而定位的格栅2的一个侧面22的方向定向。这样源1能够绕轴Y-Y转动，从而使3D图像被采集。

乳腺X射线照相装置还包括一个或多个致动器5，其中以非限制性实例的形式在图4中示出两个致动器。该致动器或这些致动器5在至少与患者P的受照射时间相对应的时间T内，通过相对于探测器3移动格栅2，或者可替换地通过相对于格栅2移动探测器3，允许格栅2和探测器3之间的相对运动，这将在下文中解释。

致动器或多个致动器5可定位于格栅2的同侧，并实际上位于支撑格栅和探测器的盖4之下。

给定在格栅2的边缘和患者P可倚靠其而定位的盖4的侧面之间的上述的小于2mm的范围，致动器或多个致动器5可定位于与盖4的该侧相对的侧面——该侧还对应于患者P可倚靠其而定位的格栅2的侧面22。这还减少了由该致动器或这些致动器5的添加而引起的体积增加。

最后，参见图6，如有需要，源1、致动器或多个致动器5和探测器3连接至控制和处理单元6，其既操控源1和致动器或多个致动器5，又保证图像的采集和处理。

格栅2和探测器3之间的相对运动通过在受照射时间T期间改变探测器的相位，而消除探测器3上的波纹效应。为此，它包括根据与格栅2的层板21延伸的方向垂直的方向的至少一个分量。此外，格栅2或探测器3根据该分量的运动幅度，不管其自身特性，在整个受照射时间T中，在探测器3的每个传感器31中应当至少为一个格栅的间距p_g。

根据格栅2和探测器3之间的相对位移的第一实施例，致动器或多个致动器5可为压电电机。在这种情况下，它们根据沿与层板21的方向垂直(即与患者P可倚靠其而定位的格栅2的侧面22垂直)的轴的平移运动来移动格栅2或探测器3。

在图5a中示出的变化形式中，乳腺X射线照相装置仅包括连接至减速器和凸轮的一个电机5，以用于通过旋转的方式执行格栅2或探测器3绕图中所示的轴X-X在其平面内的角位移，其中旋转的中心位于格栅2、探测器3各自的外部。该变化形式具有仅使用一个电机的优势，减少了这种乳腺X射线照相装置的使用成本。

在这种情况下，与位移幅度相对应的旋转幅度适于作为格栅2(或探测器3)与旋转中心之间的距离的函数。该实施例在受照射时间T期间非均匀地修正波纹相位，作为删除波纹图形的另一种方式。

根据图5b中示出的另一种变化形式，乳腺X射线照相装置包括至少两个电机5，以不同的速度(且优选地以非整数倍数地)分别致动格栅2以及探测器3，以使它们去同步化，这也在受照射时间T期间非均匀地修正了波纹相位。

格栅2和探测器3各自的运动，其中特别是一些分量，例如其位移速度和其幅度，依赖于受照射时间或间歇时间T。该运动可以例如以恒定速度完成。

因而，格栅2和探测器3的各自运动的总幅度可以等于格栅的间距p_g的k倍，k是1和50之间的整数或半整数，取决于格栅的间距p_g。

在格栅的间距等于100微米的情形下，k可以处于1至20之间且包括1和20端值的范围中，这对应于格栅2和探测器3各自的位移，其幅度在约100μm至2mm之间。

最小幅度的位移可以在上述的位于盖4和格栅2之间的小空间(约为2mm)内完成。

该运动结合格栅的间距p_g与探测器的间距p_d的适应，消除了探测器上的格栅图像，以及消除了残留波纹效应。以同样的最小幅度的仅格栅2、探测器3各自的运动不能消除格栅2的图像。

能够在受照射时间T期间实现该位移的格栅2、探测器3各自的速度v可以是恒定的并且等于v＝Δx/T，这里Δx是格栅位移的总幅度。

可替换地，格栅2(或，如果需要的话，探测器3)可通过振荡运动被驱动，振荡运动可以是周期性的或非周期性的。

在周期性运动的情况下，格栅2、探测器3各自的速度v在每个半周期内都是恒定的。

格栅2、探测器3各自的振荡运动的幅度可以等于格栅的间距的k倍，k是1和50之间的整数或半整数，其取决于格栅的间距p_g。

在格栅的间距等于100微米的情况下，k可以处于1至20之间且包括1和20端值的范围中，这对应于格栅2以约100μm至2mm之间的幅度的位移。

由于该乳腺X射线照相装置和执行的用于配置格栅的过程，探测器上的格栅图像和任何波纹效应都不会出现在获取的图像上。

部件列表

图1

1射线源；2格栅；21层板；22格栅侧面，患者P被定位为倚靠该侧面；3探测器；P患者；PT  患者躯干的平面

图2b

Y-Y射线源可绕该轴转动

图3

3探测器；31传感器；4盖

图4

5致动器；10射线；X-X轴

图5a

5电机

图6

6处理单元

Claims (20)

1.用于在乳腺X射线照相装置中配置抗散射格栅(2)的过程，所述乳腺X射线照相装置包括：

-射线源(1)，

-射线探测器(3)，包括以间距(p_d)周期性布置的传感器(31)的网络，以及

-抗散射格栅(2)，布置在所述源(1)和所述探测器(3)之间，且包括射线吸收层板(21)，其彼此平行地布置并以所述格栅的间距(p_g)周期性地分布，

所述源(1)能够朝向所述探测器(3)发射射线以获得所述患者(P)的乳腺X射线照相图像，

所述过程的特征在于，在发射射线期间，通过根据具有与所述格栅(2)的所述层板(21)的方向垂直的至少一个分量的运动的所述格栅(2)相对于所述探测器(3)的位移或所述探测器(3)相对于所述格栅(2)的位移而执行所述抗散射格栅(2)和所述探测器(3)之间的相对位移，所述层板(21)定向为与所述格栅(2)的侧面(22)平行，所述患者(P)能够倚靠所述侧面(22)定位，并且所述格栅的间距(p_g)与所述探测器的间距(p_d)相适应。

2.根据权利要求1所述的过程，其中相对位移具有根据与所述格栅(2)的所述层板(21)的所述方向垂直的所述分量的为格栅的间距(p_g)的最小幅度。

3.根据权利要求1所述的过程，其中相对位移是在与所述层板(21)的所述方向垂直的方向上的平移。

4.根据权利要求1所述的过程，其中相对位移是通过所述格栅(2)或所述探测器(3)在其平面内的旋转的角位移。

5.根据权利要求1所述的过程，其中相对位移通过以彼此不同的速度在至少两个点移动所述格栅(2)或所述探测器(3)来执行。

6.根据权利要求3至5的任一项所述的过程，其中相对运动以恒定速度进行。

7.根据权利要求3至5的任一项所述的过程，其中相对运动是振荡的。

8.根据权利要求7所述的过程，其中运动是周期性的。

9.根据权利要求6至8的任一项所述的过程，其中所述源(1)在发射时间(T)期间发射射线，并且所述格栅(2)或所述探测器(3)的位移幅度等于所述格栅(2)的间距(p_g)的k倍，k是整数或半整数。

10.根据权利要求9所述的过程，其中k处于1和20之间且包括1和20端值的范围中。

11.根据权利要求1-10的任一项所述的过程，其中所述源(1)相对于所述探测器(3)运动而生成三维乳腺X射线照相图像。

12.一种乳腺X射线照相装置，包括：

-射线源(1)，

-射线探测器(3)，包括以间距(p_d)周期性布置的传感器(31)网络，和

-抗散射格栅(2)，布置在所述源(1)和所述探测器(3)之间，且包括射线吸收层板(21)，所述射线吸收层板(21)彼此平行地布置并以所述格栅的间距(p_g)周期性地分布，

所述源(1)能够朝向所述探测器(3)发射射线以获得所述患者(P)的乳腺X射线照相图像，所述乳腺X射线照相装置的特征在于，它包括一个或多个致动器(5)，其能够在发射射线期间通过根据具有与所述格栅(2)的所述层板(21)的方向垂直的至少一个分量的运动的所述格栅(2)相对于所述探测器(3)的位移或所述探测器(3)相对于所述格栅(2)的位移来执行所述抗散射格栅(2)和所述探测器(3)之间的相对位移，所述层板(21)定向为与所述格栅(2)的侧面(22)平行，所述患者(P)能够倚靠所述侧面(22)定位，并且所述格栅的间距(p_g)与所述探测器的间距(p_d)相适应。

13.根据权利要求12所述的乳腺X射线照相装置，其中致动器或多个致动器(5)能够以恒定速度使所述格栅(2)或所述探测器(3)运动。

14.根据权利要求12或13的任一项所述的乳腺X射线照相装置，其中每个致动器(5)是压电电机。

15.根据权利要求12或13的任一项所述的乳腺X射线照相装置，包括单个致动器(5)，所述致动器为连接至减速器和凸轮的电机。

16.根据权利要求12或13的任一项所述的乳腺X射线照相装置，包括两个致动器(5)，所述致动器为以彼此不同的速度操作的电机。

17.根据权利要求12所述的乳腺X射线照相装置，其中致动器或多个致动器(5)布置在所述格栅(2)的位于所述患者能够定位成所倚靠的所述格栅(2)的所述侧面(22)的相对侧。

18.根据权利要求12所述的乳腺X射线照相装置，其中所述格栅(2)的间距(p_g)是所述探测器(3)的间距(p_d)的倍数。

19.根据权利要求12所述的乳腺X射线照相装置，其中所述格栅(2)的间距(p_g)是所述探测器(3)的奈奎斯特频率的倍数。

20.根据权利要求12所述的乳腺X射线照相装置，还包括控制和处理单元(6)，其能够控制所述源(1)和探测器或多个探测器(5)，并能够保证图像采集及其处理。

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